中型煤制合成氨-—尿素厂生产技术现状、水污染治理现状及存在问题

中型煤制合成氨-—尿素厂

生产技术现状、水污染治理现状及存在问题

王有显

（上海化工研究院上海200062）

摘要

本文为“九、五”攻关项目“煤造气中型合成氨—尿素厂节水减污、清洁生产技术优化集成示范线”调查部分的摘要。

通过调查对我国中型煤制氨—尿素厂合成氨和尿素生产技术现状；典型的生产工艺及产生的主要废水污染源；水污染及治理现状；存在问题及产生原因等作一简单的介绍。

一前言

在中国的氮肥行业中，中氮肥历史最长，不仅是氮肥工业的发源地，而且也可以说是我国重化工的摇篮。目前我国中氮肥厂有54家，其原料结构包括了煤（焦）、油、气（天然气、油田气等），其中以煤（焦）为原料的厂家34家；以油为原料的厂家15家；以气为原料的厂家11家，（其中以兼有油、煤的厂家为6家）。1998年合成氨产量为603.5275万吨，占全国合成氨总厂量3188.5634万吨的19%

54家中氮厂中有尿素厂38家（占总厂数的70%），1998年尿素产量为566.2548万吨，占全国尿素总厂量2568.8853万吨的22%。

综观我国中氮行业的现状，煤（焦）制氨仍占主要地位（占总厂数的63%），而且从我国的能源结构，储量，供应和消耗情况来看，油制氨将逐步为煤制氨所取代。从氮肥产品结构看，由于原来生产碳铵的中氮肥厂转产尿素，使尿素产品成为主要产品，因而煤制氨-尿素厂在中氮行业中占主要地位，为此，研究中型煤制氨-尿素厂的节水、减污、清洁生产技术是非常必要的。

二. 中型煤造气合成氨生产技术现状

(一) 概况

正如前述，我国以煤炭为原料的中型合成氨厂有34家，其工艺流程基本相同。大致可分为：原料气的制备；原料气的净化；气体压缩和氨合成四大部分，只是在使用的具体技术上有不同的差异，现简述如下：

1.原料气的制备

目前我国煤焦制氨采用的气化技术主要有下面两种。

（1）固定床间歇气化。目前我国34家中型煤焦制氨厂均采用该技术，典型的炉型为UGI炉。其直径一般为2.74米、3米和3.6米，由于产量不同而台数各异。(2）水煤浆加压气化。该法为引进德士古气化技术，首家使用该技术的是山东鲁南化肥厂第二氮肥厂，93年联动试车，94年3月通过国家的审核。

其它还有解放军化肥厂二期工程鲁奇法褐煤加压气化技术，该技术为国家科委重点科研项目。1974年投产，但该法仍存在一些问题，而且污染较为严重，目前准备与捷克合作对鲁奇炉褐煤气化、净化及污染治理进行合作。

2. 原料气的净化

在制得的原料气中，除有用成分氢和氮外，还有不同数量的H2S、有机硫化物、CO2、CO等。为此必须将原料气进行净化。现将我国煤焦制氨厂的各种净化工艺统计分述如下：

（1）硫化物的脱除

据统计34家厂中采用的脱硫技术如表2-1所示

表2-1 脱硫技术及使用厂家数

从表2-1可见，各厂使用的脱硫技术绝大部分都不是以NH3作为碱源，这就大大地降低了由于脱硫所引起的NH3-N的污染。

（2）CO2的脱除

原料气中CO2的脱除方法有：物理吸收法；化学吸收法；物理-化学吸收法等。

据所收集的29个厂的数据统计，这些厂所使用的脱碳技术如表2-2所示

表2-2 脱碳技术及使用厂数

从表2-2中可见,加压水洗脱碳占主要优势，其压力在1.77～2.94MPa之间。

（3）CO的脱除

脱除CO的技术主要有铜洗、甲烷化和液氮洗等技术。据统计34家厂采用的脱CO技术如表2-3所示。

表2-3 脱CO技术及使用厂数

从表2-3可见，有85.3%的厂使用铜洗流程，由于铜洗流程有大量稀氨水排放，这成为合成氨厂氨氮的主要排放源。

（4）CO变换

CO变换技术有常压变换、中温变换、低温变换和中变串低变等到技术。

3.气体的压缩

原料气的净化和氨的合成都必须在加压和高温中进行。必须使用如原料气压缩机、循环压缩机和氨压缩机等进行压缩。压缩机的类型很多，但在合成氨生产过程中一般常用的都是往复式压缩机。如氢氮压缩机大多采用H22和3D22等系列。

4.氨合成

氨合成从压力来分有高压法、中压法和低压法三种，我国目前煤焦制氨的34家合成氨厂均采用中压法，其合成压力除大化化肥厂为26MPa外，其它均为31.4MPa。

合成塔的直径一般为Ф800～Ф1000mm，但大多为Ф1000mm。只有大化化肥厂采用德国Krnp公司Ф1300mm的合成塔。至于合成塔的台数主要根据各厂的实际情况来定。

（二）典型工艺流程及概述

1.以煤焦为原料的固定床制气合成氨工艺流程及概述（略）

2. 以煤为原料德士古炉制气（水煤浆加压气化）合成氨工艺流程及概述（略）

（三）我国合成氨生产技术主要的废水污染源

原料气的制备、原料气的净化、气体压缩和氨合成四大部分构成了合成氨生产主要的技术。

1.原料气制备技术所产生的水污染

合成氨原料气的制备对煤（焦）而言，是以煤或焦与气化剂（如空气、蒸汽、氧气等）进行一系列非均相化学反应，生成以CO、H2、CO2和CH4等为基本组分的各种煤气。然而煤中除含有C外，还含有S、O、N等元素，为此煤气中还含有H2S、HCN以及未反应的煤屑。由于从造气炉出来的煤气除含有上述的气体和杂质外，气体温度也较高，所以必须经过降温、洗涤才能进入下一个工序。这是任何一种制气方法都不能避免。而洗涤剂和降温介质一般为水。故此就产生了一股温度高、色度深、含有大量煤屑及氰化物的污水。由于这些化合物中氰化物的浓度高，并有剧毒故一般称这股废水为造气含氰废水。

不同的制气工艺，产生不同的造气含氰废水。现将我国目前煤制气中氮厂所采用的UGI 炉固定床间歇气化、德士古水煤浆气化（鲁南）和鲁奇Lurgi褐煤加压气化（解放军化肥厂）有关排水量和污染物的组成列于表2-4。